ldpc码译码仿真报告

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1、摘要LDPC码是麻省理工学院RobertGallager于1962年在博士论文巾提出的一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码。几乎适用于所有的信道，因此成为编码界近年来的研宂热点。它的性能逼近香农限，且描述和实现简单，易于进行理论分析和研宄，译码简单且可实行并行操作，适合硬件实现。文章介绍了LDPC码，综述了其编码方法和译码方法，并对其译码过程进行了仿真。在编码方法中描述了基于校验矩阵的编码算法，译码方法中主要论述了置信传播算法（BP算法）和最小和算法，同时对两种译码方法进行仿真，并对仿真结果进行了分析。任何一个(n,k)分组码，如果其信息元与监督元之

2、间的关系是线性的，即能用一个线性方程来描述的，就称为线性分组码。低密度奇偶校验码(LDPC码)木质上也是一种线形分组码并且是被证明了的目前发现的所有编码方式屮最为逼近Shannon限的码。在实际应用屮也被广泛应用。因此，对LDPC码的深入研宂具有非常重要的实际意义。一、研宄背景及LDPC码的发展现状LDPC(Low-densityParity-check,低密度奇偶校验)码是由Gallager在1963年提出的一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码(linearblockcodes),然而在接下来的30年来由于计算能力的不足，它一直被人们忽视。1993

3、年，DMacKay.MNeal等人对它重新进行了研究，发现LDPC码具有逼近香农限的优异性能。并且具有译码笈杂度低、可并行译码以及译码错误的可检测性等特点，从而成为了信道编码理论新的研宂热点。Mckay,Luby提出的非正则LDPC码将LDPC码的概念推广。非正则LDPC码的性能不仅优于正则LDPC码，甚至还优于Turbo码的性能，是目前己知的最接近香农限的码。Richardson和Urbank也为LDPC码的发展做出了巨大的贡赦。首先，他们提出了一种新的编码算法，在很大程度上减轻了随机构造的LDPC码在编码上的巨大运©量需求和存储量需求。其次，

4、他们发明了密度演进理论，能够有效的分析出一大类LDPC译码算法的译码门限。最后，密度演进理论还可以用于指导非正则LDPC码的没计，以获得尽可能优秀的性能。LDPC码具有巨大的应用潜力，将在光纤通信、卫星数字视频、数字水印、磁/光/全息存储、移动和固定无线通信、电缆调制/解调器和数字用户线(DSL)屮得到广泛应用。M.Chiain等对LDPC码用于有记忆袞落信道时的性能进行了评估。B.Myher提出一种速率自适应LDPC编码调制的方案用于慢变化平坦衰落信道，经推广还可用于FEC-ARQ系统。Flarino开发的集成了V-DLPC的flash-OFD

5、M移动无线芯片组己可用于基于IP的移动宽带网。VOCALTechnologies丄td提山了一种用于WLAN的LDPC/Turbo不对称解决方案，即卜行链路采用LDPC码，上行链路采用Turbo码。研究表明采用该方案后用于IEEE802.ila/b/gWLAN移动终端的电池寿命可延长至原来的4倍。工业界也己经有LDPC编译码芯片问世。其屮，处于领先地位的Flarion公司推出的基于ASIC的Vector-LDPC解决方案使用了约260万门，最高可以支持50000的码长，0.9的码率，最大迭代次数为10,译码器可以达到lOGbps的吞吐量，其性能己

6、经非常接近香农限，可以满足目前大多数通信业务的谣求。AHA公司、DigitalFountain公司也都推出了Hi己的编译码解决方案。二、LDPC码的优缺点和另一种近Shannon限的码-Turbo码相比较，LDPC码主要有以下儿个优势：1.LDPC码的译码算法，是-•种基于稀疏矩阵的并行迭代译码算法，运算量要低于Turbo码译码算法，并且由于结构并行的特点，在硬件实现上比较容易。因此在大容量通信应用中，LDPC码更具有优势。2.LDPC码的码率可以任意构造，有更大的灵活性。而Turbo码只能通过打孔来达到岛码率，这样打孔图案的选择就需要十分慎重的

7、考虑，否则会造成性能上较大的损失。3.LDPC码具有更低的错误平层，可以应用于有线通信、磁盘存储工业等对误码率要求更加苛刻的场合。而Turbo码的错误平层在10-6量级上，应川于类似场合屮，一般需要和外码级联才能达到要求。4.LDPC码是上个世纪六十年代发明的，现在，在理论和概念上不再有什么秘密，因此在知识产权和专利上不再有麻烦。这一点给进入通信领域较晚的国家和公司，提供了一个很好的发展机会。而LDPC码的劣势在于：1.硬件资源需求比较大。全并行的译码结构对计算吊元和存储单元的需求都很大。2.编码比较杂，更好的编码算法还有待研究。同时，由于需要在

8、码氏比较氏的情况才能充分体现性能上的优势，所以编码吋延也比较大。3.相对而言出现比较晚，工业界支持还不够。三、自己所做的工作本文基于Ma